Projekty egzoszkieletów
HAL
HAL (skrót od Hybrid Assistive Limb) firmy Cyberdyne ma być w pełni funkcjonalnym systemem, który można nazwać cyborgiem. Robotyczne elementy mają w pełni współpracować i synchronizować się z umysłem użytkownika.
Osoba poruszająca się w egzoszkielecie nie będzie musiała wydawać poleceń czy używać jakiegokolwiek panelu sterowania.
HAL samodzielnie dostosuje się do sygnałów przekazywanych ciału przez mózg i samodzielnie zacznie wraz z nim się poruszać.
Sygnał będzie wyłapywany przez czujniki umieszczone na największych mięśniach.
Serce Hal, umieszczone w niewielkiej skrzynce na plecach, wykorzysta wbudowane procesory do dekodowania i przekazywania zdobytych z organizmu informacji.
Niezwykle istotna jest w tym przypadku szybkość przesyłu danych. Producenci zapewniają, że opóźnienia będą zupełnie nieodczuwalne.
Co więcej, system będzie w stanie wysłać do mózgu impulsy zwrotne, skutkujące nie do końca świadomym przekonaniem, że wszystkie nasze ruchy zostaną odzwierciedlone przez mechanizmy szkieletu.
- Producent opracował kilka wariantów HAL-a:
do użytku medycznego - dzięki dodatkowym pasom i podporom konstrukcja będzie w stanie samodzielnie utrzymać osoby z niedowładem nóg; - do użytku indywidualnego - model ma wspomagać pracę nóg, koncentrując się przede wszystkim na usprawnieniu przemieszczania się osób starszych, bądź przechodzących rehabilitację;
- do użytku z jedną kończyną - kompaktowy HAL, który waży zaledwie 1,5 kg, pozbawiony jest statycznych mocowań, a jego celem jest usprawnienie pracy wybranej kończyny; zarówno nogi, jak i ręki;
- dla odciążenia odcinka lędźwiowego - wersja mająca wspomagać znajdujące się tam mięśnie, co umożliwi przede wszystkim nachylanie się i podnoszenie ciężarów. Przewiduje się również wersje do zadań specjalnych.
Odpowiednio dostosowane zestawy mogą zostać wykorzystane w ciężkich pracach, ale również przez służby mundurowe czy ratownicze, tak aby członek ekipy był np. w stanie unieść fragment ściany zawalonego budynku.
Warto dodać, że jedna z najbardziej zaawansowanych wersji egzoszkieletu Cyberdyne, model HAL-5 Type-B, uzyskała jako pierwszy egzoszkielet globalny certyfikat bezpieczeństwa.
ReWalk
Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) dopuściła w ubiegłym roku do sprzedaży w USA pierwszy typ egzoszkieletów dla osób sparaliżowanych.
Dzięki znanemu jako ReWalk System urządzeniu ludzie, którzy utracili władzę w nogach, będą mogli znów stać i chodzić.
ReWalk zyskał sławę, gdy Claire Lomas przeszła, korzystając z jego wczesnej wersji, trasę maratonu w Londynie.
W ramach testów sparaliżowany od pasa w dół mężczyzna, Robert Woo, otrzymał ostatnio egzoszkielet ReWalk i o kulach był w stanie dołączyć do przechodniów na ulicach Manhattanu.
Będący architektem Woo testował już wcześniejsze wersje ReWalk Personal i proponował różne modyfikacje, aby zmaksymalizować użyteczność i komfort użytkowania.
Obecnie z egzoszkieletów ReWalk korzysta kilkadziesiąt osób na całym świecie, ale prace nad finalnym projektem wciąż trwają.
Woo chwali ReWalk Personal 6.0 nie tylko za funkcjonalność i wygodę, ale też za fakt, że gotowość do wstania na nogi osiągana jest w mniej niż 10 minut. Banalnie prosta jest też ponoć sama obsługa, którą nadzoruje kontroler zakładany na rękę.
Izraelska firma Argo Medical Technologies, która odpowiada za stworzenie ReWalk, otrzymała pozwolenie na jego sprzedaż oraz dystrybucję wśród lekarzy i pacjentów. Barierą jednak pozostaje cena - ReWalk kosztuje w tej chwili 65 tys. dolarów.
FORTIS
Egzoszkielet FORTIS uniesie ponad 16 kg. Obecnie rozwijany jest przez firmę Lockheed Martin. W 2014 r. koncern ten rozpoczął w amerykańskich fabrykach testy najnowszej wersji.
Okazję do udziału w nich jako pierwsi mieli pracownicy fabryki samolotów transportowych C-130 w mieście Marietta w stanie Georgia.
Dzięki systemowi połączeń FORTIS umożliwia przeniesienie ciężaru z rąk na ziemię. Pracownik, który z niego korzysta, nie męczy się w takim stopniu jak wcześniej i nie potrzebuje tak częstych przerw jak kiedyś.
Egzoszkielet jest wyposażony w specjalną przeciwwagę znajdującą się za plecami użytkownika, co pozwala na utrzymanie równowagi podczas przenoszenia ciężaru.
Wynika z tego, że nie potrzebuje zasilania i akumulatorów, co też nie jest bez znaczenia. W ubiegłym roku Lockheed Martin otrzymał zlecenie na dostawę do prób co najmniej dwóch egzemplarzy. Zleceniodawcą jest działające w imieniu US Navy, National Center for Manufacturing Sciences.
Próby będą prowadzone w ramach programu Commercial Technologies for Maintenance Activities, na terenie ośrodków testowych sił morskich USA, a także bezpośrednio w miejscu ich docelowego użycia - w portach morskich i bazach materiałowych.
Celem przedsięwzięcia jest ocena przydatności egzoszkieletu do użycia przez pracowników technicznych i zaopatrzeniowców US Navy, którzy na co dzień pracują z ciężkim i często wymagającym obsługi wielu osób sprzętem lub też narażeni są na nadmierny wysiłek fizyczny przy transporcie zaopatrzenia i wyposażenia wojskowego.
Power Loader
Należąca do koncernu Panasonic firma Activelink, która stworzyła Power Loadera, nazywa go "robotem zwiększającym siłę".
Wygląda podobnie do wielu prototypów egzoszkieletów pokazywanych na imprezach targowych i innych prezentacjach technologicznych.
Różni się jednak od nich m.in. tym, że już wkrótce będzie można go normalnie kupić i to za nie rujnującą kwotę.
Power Loader wzmacnia siłę mięśni człowieka przez łącznie 22 jednostki napędowe. Impulsy wprawiające w ruch napęd urządzenia przekazywane są w momencie przyłożenia siły przez osobę je noszącą.
Sensory rozmieszczone w ramionach umożliwiają detekcję nie tylko nacisku, ale również wektora przykładanej siły, tak aby maszyna "wiedziała", w którym kierunku działać.
Obecnie testowana wersja ma pozwolić na swobodne dźwiganie 50-60 kg. W planach jest Power Loader o udźwigu 100 kg. Konstruktorzy podkreślają, że urządzenie nie tyle zakłada się na siebie, ile wchodzi się do niego. Może dlatego sami nie nazywają go egzoszkieletem.
MindWalker
Dzięki funduszom z Unii Europejskiej międzynarodowy zespół naukowców po trzech latach pracy skonstruował kierowany myślami aparat pozwalający poruszać się osobom sparaliżowanym.
Urządzenie o nazwie MindWalker jako jeden z pierwszych wykorzystał w rzymskim szpitalu Santa Lucia pacjent Antonio Melillo, którego rdzeń kręgowy został przerwany w wypadku samochodowym.
Poszkodowany stracił czucie w nogach. Użytkownik egzoszkieletu nakłada czapeczkę z szesnastoma elektrodami rejestrującymi sygnały mózgu.
W skład wyposażenia wchodzą również okulary z migającymi diodami. W każdym szkle zestaw diod miga z inną częstotliwością.
Częstotliwość migania wpływa na widzenie peryferyjne użytkownika. Kora potyliczna mózgu analizuje powstające sygnały. Jeśli pacjent koncentruje się na lewym zestawie diod, egzoszkielet zostanie wprawiony w ruch. Koncentracja na prawym zestawie hamuje działanie urządzenia.
Egzoszkielet bez baterii waży ok. 30 kg, zatem jak na tego typu urządzenie jest dość lekki. MindWalker utrzyma na nogach dorosłą osobę ważącą do 100 kg. Testy kliniczne sprzętu rozpoczęły się w 2013 r. Przez najbliższych kilka lat MindWalker ma być doskonalony.
HULC
To ma być pełnowartościowe wspomaganie żołnierza na polu bitwy. Pełna nazwa brzmi Human Universal Load Carrier, a skrót HULC kojarzy się z komiksowym siłaczem. Po raz pierwszy został zaprezentowany na targach DSEi w Londynie 2009 r.
Składa się z siłowników hydraulicznych oraz komputera zabezpieczonego przed wpływem otoczenia i niewymagającego dodatkowego chłodzenia.
Egzoszkielet umożliwia przenoszenie 90 kg ekwipunku, przy prędkości od 4 km/godz. na dystansie do 20 km, a w biegu do 7 km/godz.
Zaprezentowany prototyp ważył 24 kg. W 2011 r. testowano funkcjonalność tego sprzętu, a rok później poddano go sprawdzianom w Afganistanie.
Głównym elementem konstrukcyjnym są tytanowe nogi wspomagające pracę mięśni i kości, dublujące ich siłę. Dzięki wykorzystaniu sensorów egzoszkielet może wykonywać takie same ruchy co człowiek. Do przenoszenia przedmiotów może zostać użyty moduł LAD (Lift Assist Device), mocowany do pleców stelaża, a ponad ramionami zamocowane są wysięgniki z wymiennymi końcówkami.
Moduł ten umożliwia podnoszenie przedmiotów do 70 kg. Mogą go stosować żołnierze mający od 1,63 do 1,88 m wzrostu, natomiast masa własna to 37,2 kg z sześcioma bateriami BB 2590, które wystarczają na 4,5 do 5 godzin pracy (w promieniu 20 km) - przewiduje się jednak zastąpienie ich przez ogniwa paliwowe firmy Protonex o długotrwałości działania do 72 godzin.
HULC występuje w trzech typach: szturmowym (dodatkowa tarcza balistyczna o wadze 43 kg), logistycznym (ładunek 70 kg) i bazowym (patrolowym).
TALOS
W kategorii konstrukcji o przeznaczeniu militarnym to krok dalej w porównaniu z HULC.
Amerykańskie wojsko wezwało kilkanaście miesięcy temu naukowców z laboratoriów badawczych, przemysłu obronnego i instytucji rządowych do pracy nad strojem żołnierza przyszłości, który dałby mu nie tylko nadludzką siłę, jaką zapewniają opracowane już egzoszkielety, ale również zdolności widzenia, rozpoznania oraz osłonę na niespotykaną dotychczas skalę.
To nowe militarne zamówienie najczęściej opisuje się jako "strój Iron Mana". TALOS (Tactical Assault Light Operator Suit) ma wykorzystywać najbardziej zaawansowane technologie. Czujniki wbudowane w strój będą na bieżąco kontrolować stan otoczenia i samego żołnierza.
Hydrauliczny szkielet ma dawać siłę, zaś system obserwacji, podobny do Google Glass, zapewniać komunikację i rozpoznanie na miarę XXI wieku. Całość ma być zintegrowana z uzbrojeniem nowej generacji.
Dodatkowo zbroja ma zapewniać ochronę w niebezpiecznych warunkach, strzec przed pociskami, poczynając od pistoletów do karabinów maszynowych (przynajmniej tych lekkich) - a wszystko to za pomocą pancerza wykonanego ze specjalnego "ciekłego" materiału, który ma błyskawicznie twardnieć w przypadku wystąpienia pola magnetycznego lub prądu elektrycznego, by zapewnić maksymalną ochronę przeciwko pociskom.
Sami wojskowi mają nadzieję, że taka konstrukcja powstanie jako rezultat badań prowadzonych obecnie w Massachusetts Institute of Technology (MIT), gdzie opracowano strój z materiału, który zmienia stan z płynnego na stały pod wpływem pola magnetycznego.
Pierwszy prototyp, będący raczej poglądową makietą przyszłego TALOS-a, zaprezentowano podczas jednej z imprez wystawowych w USA w maju 2014 r. Prawdziwy i bardziej kompletny prototyp ma powstać w latach 2016-2018.
Mirosław Usidus
